一种基于软件定义网络的工业回程网实现方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于软件定义网络的工业回程网实现方法与系统。本发明专利技术方法包括：策略分配/更新阶段、模块加载/更新阶段和订阅/发布数据传输阶段。本发明专利技术系统包括管理服务器和数据层设备。其中，管理服务器包括用户接口单元、数据层接口单元、第一模块更新单元、第一策略更新单元、总模块库单元、总策略库单元、策略生成引擎单元、用户配置单元等。数据层设备包括输入信息提取单元、策略执行单元、子策略库单元、子模块库单元、第二策略更新单元、第二模块更新单元、数据层接口单元等。通过本发明专利技术的方法和系统，能够动态的、灵活的实现和更新订阅/发布网络功能，解决当前网络灵活性差、维护成本高、更新困难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络
，更具体的说是涉及一种基于软件定义网络的工业回程网实现方法与系统。
技术介绍
软件定义网络(SDN)是目前一种新型网络创新架构，由于传统的网络设备(交换机、路由器)的固件是由设备制造商锁定和管理，所以SDN希望将网络管理与物理网络拓扑分离，从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样用户便可以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改，满足企业对整个网站架构进行调整、扩容或升级。而底层的数据层设备，如交换机、路由器等硬件则无需替换，节省大量的成本的同时，网络架构迭代周期将大大缩短，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。回程网是在位于广域网络(Internet网络)和接入网络(如无线传感器网络)之间的传输网络，一般覆盖范围为几平方公里到十几平方公里，属于中等规模网络。如面向油田的工业回程网，一般架设在油田油井的监控采集传感器网络和管理控制中心之间，解决传感器网络接入广域网“最后几公里”的传输问题。Pub/Sub模式即发布/订阅模式，在Pub/Sub传输模式的网络中，发布者不需要知道什么样的订阅者订阅其信息，只是将信息发布到网络中，由网络根据订阅者的订阅请求，将订阅者所需信息发送到订阅者手中，同样，订阅者只接收感兴趣的消息，而不需要知道什么样的发布者发布的消息。这种Pub/Sub的网络模式具有更强的灵活性和可扩展性，已经被用于如热点推送等许多应用场景，并取得不错的效果。在工业回程网络中，为保证传输的安全性、Qos等性能，往往需要网络设备具备各种各样的功能，而且如果需要支持Pub/Sub传输模式，数据传输功能要更加多样(单播，多播，组播，聚合)且变化频繁。在现有技术中，这些功能往往是固化在网络设备中，通过用户指令对其进行配置。随着网络技术的日新月异，应用需求的不断推陈出新，网络设备的功能和技术的更新越来越频繁。当网络规模较大，网络设备数量较多时，如果需要网络更改或者添加新的功能时，需要人工通过配置命令，逐个设备进行配置，操作起来十分困难。并且如果网络设备本身并不支持新的功能时，还需要更换设备硬件或者重新烧写固件，增加维护成本。而且由于各种设备的功能千差万别，不能进行批量化处理，这又为网络的维护增加了难度。因此本领域技术人员迫切需要解决的技术问题是，如何能够在无需大量手动操作的前提下，灵活方便的实现网络设备功能更新和网络配置更改，根据应用需求更有针对性的实现网络功能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于软件定义网络的工业回程网实现方法与系统，通过策略分配和模块组合的形式，能够动态、灵活的对网络中设备功能进行配置和更新，可以增加整个网络的灵活性，降低网络的维护和更新成本。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案:一种基于软件定义网络的工业回程网实现方法，包括以下步骤:策略分配/更新阶段，管理服务器的策略生成引擎根据网络状态信息和用户配置生成数据层设备的订阅/发布策略并存储在总策略库中，同时发送给所述数据层设备；所述数据层设备接收到服务器分配的策略后，将所述策略保存/更新到本地子策略库中；模块加载/更新阶段，所述数据层设备根据所述策略的功能模块组成检查所述本地子模块库中是否提供所需的模块，如所需模块缺失/更新，由第二模块更新组件从管理服务器的总模块库下载所需模块，并保存在本地子模块库中；订阅/发布数据传输阶段，由策略执行引擎依照所述策略的功能模块组成从各个模块库中提取所需模块，执行操作。所述策略分配/更新阶段包括以下步骤:策略生成引擎将管理服务器的决策结果以数据层设备为单位分解成一段段的子决策并将所述子策略编号，每段子决策对应一个数据设备的执行过程和功能，将每个所述子决策转化成策略的标准算术表达形式，再将其存储在管理服务器的总策略库中；数据层设备接收到管理服务器分配的策略后，通过策略更新模块提取子策略编号，查找本地子策略库是否存在该编号的子策略，如果有则用新的子策略替换，如果没有则将新的子策略存储到子策略库中。所述策略是由一系列功能模块、模块版本和参数组成的有序操作链；其标准算术表达形式为:模块表达式I*/+模块表达式2......乘运算*表不上一模块的输出作为下一模块的输入数据，为顺序连接；加运算+表示两模块为并列关系，模块应并行执行；每个模块的表达形式为:模块编号V模块版本号(模块参数)。所述模块加载/更新阶段包括以下步骤:在接收到管理层分配的子策略后，数据层设备解析所分配策略中所包含的功能模块ID和版本信息，一一检查本地子模块库中是否包含了所有子策略需要的功能模块并且查看模块的版本是否符合策略需求:如果所需模块都具备，则进入到下一阶段进行订阅/发布数据的传输；如果所需模块有缺失，或者需要更新，则需要从管理服务器下载所需模块；需要下载模块时，第二模块更新单元向管理服务器发送模块更新请求，请求中包含设备ID、所需模块ID和版本信息；服务器接收到模块更新请求后，根据请求中的信息，查找总模块库,将符合请求的模块加入到模块请求响应中，然后发送给设备；数据层设备接收到模块更新响应后，提取模块内容，并将该模块连同模块ID和版本信息存储到其子模块库中，并告知子策略更新模块，模块更新完成。所述订阅/发布数据传输阶段包括以下步骤:当有订阅数据到来时，数据层设备提取出订阅数据的Publicat1n ID，根据Publicat1n ID查找子策略库与之对应的策略，然后将该策略送入策略执行单元；策略执行单元提取策略中各组成模块的参数，调用子模块库中的模块，依据执行策略规定的操作，完成对发布数据的处理。一种基于软件定义网络的工业回程网系统，包括:管理服务器，用于管理域内的数据层设备的管理和决策，根据网络的具体状态和用户的配置，制定所有数据层设备的功能，以策略的形式发送给数据层设备，并对数据层设备提供功能模块的下载支持；数据层设备，用于根据管理服务器分配的策略进行数据的处理和转发，并且用于在缺少策略指定的功能模块时从管理服务器中下载更新。所述管理服务器，包括:管理服务基本功能单元，用于提供网络拓扑管理，网络设备注册，通讯协议，路由算法，安全算法、Qos保障算法的功能。用户接口单元，用于管理服务器与用户的交互，将管理服务器的信息以可视化形式显示给本地用户或接收用户指令并将指令转化成网络系统能够解读的形式；用户配置单元，用于用户对网络功能、参数、状态进行手动配置，并将配置结果保存供其他单元使用；网络状态信息库单元，用于存储网络状态信息；策略生成引擎单元，用于综合用户配置单元的具体配置和网络状态信息库单元的网络状态信息，利用管理服务器的管理服务基本功能单元，生成各数据层设备所需的功能方案，并将方案存入总策略库单元中，同时将策略发送给第一策略更新单元；总策略库单元，用于存储各个数据层设备对应的策略；总模块库单元，用于存储网络数据层设备所能支持的所有功能模块；第一策略更新单元，用于与数据层设备进行策略更新的交互；第一模块更新单元，用于与数据层设备进行模块更新的交互；第一数据层接口单元，用于与数据层设备的交互。所述总模块库单元包括:转发/聚合模块库，用于存储发布/订阅传当前第1页1 2 3 4 5 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件定义网络的工业回程网实现方法，其特征在于，包括以下步骤：策略分配/更新阶段，管理服务器的策略生成引擎根据网络状态信息和用户配置生成数据层设备的订阅/发布策略并存储在总策略库中，同时发送给所述数据层设备；所述数据层设备接收到服务器分配的策略后，将所述策略保存/更新到本地子策略库中；模块加载/更新阶段，所述数据层设备根据所述策略的功能模块组成检查所述本地子模块库中是否提供所需的模块，如所需模块缺失/更新，由第二模块更新组件从管理服务器的总模块库下载所需模块，并保存在本地子模块库中；订阅/发布数据传输阶段，由策略执行引擎依照所述策略的功能模块组成从各个模块库中提取所需模块，执行操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾鹏，于海斌，李栋，俞雪婷，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21